浅谈如何善用动态电源管理提高多媒体处理器能效

SLM的其中一例。

　　以採用安谋国际Cortex-A8核心的德州仪器（TI）OMAP35x单晶片处理器为例，该装置会进入装置关闭模式，也就是装置可自动唤醒的最低功耗模式。除被唤醒区域外，所有其他功耗区域都会关闭。因此，只有被唤醒区域会耗用来自输入/输出（I/O） 漏电流的电源。此时系统时脉会关闭，而被唤醒区域会以32kHz的时脉单独运作。OMAP35x也会自动将讯号传送至外部稳压器，在此深度休眠状态中即可将稳压器关闭。处理器未保留任何记忆体或逻辑电路，系统状态会在进入装置关闭模式前储存于外部记忆体中。一旦经过唤醒重设后，微处理器（MPU）会跳至使用者定义功能，双通道同步动态随机存取记忆体（SDRAM）控制器配置便会从暂存记忆体中回復。

　　通用技术打造节能效果

　　将上述的电源管理技术结合运用，便能以最佳方式处理各种运作状况。当可携式多媒体播放器的系统活动量相当高时，如在观看高解析度视讯状况下，便能于VDD1上设定增速OPP。对于需要中等程度功耗的网页浏览而言，可将VDD1及VDD2设定正常的OPP。对于功耗需求相对较低的音乐聆听而言，则可将VDD1和VDD2设定最低的OPP。在这些例子中，都能启动AVS降低「热」装置和「冷」装置两者间的功耗差异。最后，若使用者将媒体播放器持续开启，经过几小时或几天都未使用，便能使用SLM自动将装置切换为装置关闭模式。而为了能更加了解运用这些功能可达到的节能效果（除非特别註明，下列所举的例子都未使用德州仪器的AVS/SmartReflex技术），可思考下列几种状况。

　　?装置关闭模式--0. 590毫瓦

　　此为德州仪器OMAP 3可自动唤醒的最低功耗模式。在此模式中，除被唤醒区域之外，整个装置都已关闭，而被唤醒区域是以低于32kHz的频率进行运作。未使用的稳压器会关闭（VDD1=VDD2=0伏特），SDRAM会自行重新整理，而特殊启动顺序会在唤醒时回復SDRAM控制器及系统状态。

　　?待机模式--7毫瓦

　　在此装置状态中，被唤醒区域持续运作，而其他所有非唤醒功耗区域则处于低功耗保留状态（VDD1=VDD2=0.9伏特）。所有逻辑电路及记忆体都会予以保留。AVS会关闭。

　　?音讯解码-22毫瓦（不包括DPLL及IO功耗）

　　ARM处理器以125MHz进行运作，但在进入休眠模式后，只允许DMA从多媒体介面卡读取输入资料。影像、视讯及音讯加速器子系统（IVA）将MP3讯框（44.1kHz、128kbit/s立体声）解码，并将经解码的资料传送至SDRAM中的缓衝器。晶片上多通道缓衝序列埠会将资料传送至音讯编解码器以供播放。而针对系统配置，DSP会以90MHz进行运作，并在毋须进行任何处理週期中切换为低功耗状态，以节省电源。此时，VDD1=0.9伏特，而VDD2=1伏特。

　　?音讯/视讯编码--540毫瓦（不包括DPLL及IO功耗）。

　　此时会撷取音讯进行编码（48kHz且32kbit/s立体声的AACe+），并同时撷取视讯进行编码（20讯框/秒且2.4Mbit/s的H.264 VGA解析度），然后将两者加以储存。在此同时，会一併显示视讯。在此配置中，ARM处理器会以500MHz进行运作，DSP会以360MHz进行运作，而VDD1=1.2伏特，且VDD2=1.15伏特。晶片上的摄影机子系统也会撷取来自外部感应器的视讯输入，而多通道缓衝序列埠会撷取音讯PCM输入，IVA则会将视讯及音讯编码，经编码的资料会储存于多媒体介面卡中，然后显示子系统则将视讯加以调整，并将视讯传送至液晶显示器（LCD）和电视等输出介面。

　　晶片电源重设/时脉管理器可达电源管理弹性

　　为达到有效的电源管理弹性，DSP处理器採用晶片上电源重设与时脉管理器（PRCM）。OMAP3530处理器将自身的功能区块分为十八个功耗区域，各个功耗区域都有各自的开关。PRCM可开关所有的功耗区域，但使用者也可控制其中多个功耗区域。此外，根据逻辑电路与记忆体是否通电及时脉是否运作中等条件，各个功耗区域都会进入下列运作中、非运作中、保留或关闭四种状态中的其中一种。

　　对于ARM元件装置与DSP元件而言，这些状态通常需要辅助稳压器进行调节。市面上许多的稳压器都可达到此一功能，而这些稳压器也都须符合处理器的电压、电流、功率迴转率规格及功率升降定序等需求。为能在ARM处理器及DSP上执行DVFS与AVS操作，相关稳压器必须支援I2C程式设计功能。在装置关闭模式中，电路须能使用自动发出的I2C指令或透过专用的通用型之输入输出（GPIO）讯号开启或关闭VDD1与VDD2稳压器。GPIO讯号无任何I2C延迟，因此可达到较快的唤醒时间。为减轻设计工程师的负担，上述各功用的所有功能最好都整合于单一装置中，以大幅减少零件数量（图3）。

图3进阶稳压器晶片整合多个个别切换稳压器与